大跨度桁架预应力钢拉杆张拉技术

国家会展中心（天津）一期工程位于天津市津南区咸水沽镇，工程建筑面积478 613m2，主要由展厅、交通连廊、中央大厅组成。

钢结构部分包括16个大型展厅及其交通廊和餐厅、1个中央入口大厅及部分连桥外围护结构。中央入口大厅为树状钢柱支撑的大跨钢结构，由32个树状结构形成，结构总高32.8m，展厅和交通连廊屋盖结构采用四弦凹型桁架大跨钢结构，跨度84m，结构高23.28m。

扭矩扳手张拉法为在拉杆一端通过扭矩扳手施加扭矩，实现对拉杆张紧施工，主要针对φ35，φ55两种钢拉杆，对分段桁架单元分2次对称张拉：从中间向两侧首次张拉至95%，检查钢拉杆受力情况，无异常情况后二次张拉至105%（弥补预应力损失需超张5%）。施工流程如图1所示。

图1 扭矩扳手法张拉施工流程

扭矩扳手扭矩值按以式（1）获取。

T=KPd              （1）

式中：T为扭矩值（N·m）；P为拉杆预应力值（N）；d为拉杆直径（m）；K为扭矩系数。

φ35，φ55扭矩系数K值在张拉前通过拉力传感器进行标定，经过多次试验测定φ35钢拉杆扭矩系数取值0.21，φ55钢拉杆扭矩系数取值0.22。2种规格钢拉杆扭矩转换值如表1所示。

表 1 2 种规格钢拉杆扭矩转换值

本项目采用数显式扭矩扳手，首先对扭矩扳手进行扭矩值预设，然后对钢拉杆进行施拧，当LCD屏幕上达到预设扭力值的95%时，蜂鸣器发出缓慢提示声；当LCD屏幕上达到预设扭力值时，蜂鸣器发出急速提示声，此时表明已达到所设定的扭矩值。

扭矩扳手在张拉过程中会对钢拉杆面漆造成破坏，为保证面漆的完整，需采取防护措施对施拧接触面进行保护，同时要准备好面漆修补措施，防止破坏漆膜造成杆体腐蚀。

对于直径>55mm钢拉杆采用液压千斤顶法张拉，流程如图2所示，采用特定的工装配合液压千斤顶进行张拉，根据设计张拉力值，通过油泵将油压传给2个千斤顶，然后调节自身调节套筒达到所施加的力，配合人工链钳进行施拧，通过标定获取不同直径钢拉杆预紧力值对应的压力值如表2所示。

图2 液压千斤顶法张拉施工流程

表 2 不同直径钢拉杆油表读数

由于张拉设备组件较多，因此安装时必须小心安放，使张拉设备形心与钢拉杆重合，以保证预应力钢拉杆在进行张拉时不产生偏心。

张拉时同样分两次从中间向两侧对称张拉，第一次张拉至设计值95%，检查钢拉杆受力情况，无异常情况后二次张拉至105%（弥补预应力损失需超张5%）。具体操作为：在油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到钢拉杆设计拉力时，超张拉5％左右，然后停止加压。张拉过程中需控制给油速度，给油时间应≥0.5min。

张拉过程中预应力会因拉杆体松弛、锚具回缩变形、油压损失、节点摩擦等原因造成预应力损失，为保证张拉力达到设计要求，且根据大量工程经验，实际张拉过程中，采取超张拉方法，每次超张拉为理论计算张拉力5％，弥补预应力损失。

张拉时，千斤顶后端严禁站人；张拉斜拉索时，均应由专人负责指挥，并确保各作业点间通讯顺畅，操作时严禁摸踩及碰撞斜拉索，在量测斜拉索伸长值及顶塞时，应停止开动千斤顶；任何人不得擅自调整安全阀，应由专人负责；不得在有压力情况下，拧动任何部位螺栓；油泵运转时，发现有不正常现象立即停止；漏电保护装置和避雷设施齐全、完好。

待桁架结构体系满足卸载条件后，对桁架进行卸载，本项目卸载采用逐步切除调节支撑铁块、液压千斤顶辅助的方法，每次切割10mm调节块，切除2次后，需检测钢拉杆受力情况，并且对嵌补段钢拉杆进行空中补张拉，空中补张拉采取曲臂车作为操作平台，工人师傅分别操控曲臂车至合适工作位置，左右对称同时进行钢拉杆补张拉。